Защита населен. Электронный курс. Поляков / Индивидуальные задания Защита населения / ИЗ- 1-2012-Радиац. безоп

11

Таблица 1 – Коэффициенты качества излучения

Как видно из таблицы, рентгеновское или гамма и бета-излучение повреждают живой организм примерно одинаково и для них WR = 1, а для альфа-излучения WR = 20. Это означает, что альфа-излучение, которое попадает внутрь организма, в 20 раз более опасное.

При воздействии различных видов излучений одновременно с различными взвешивающими коэффициентами эквивалентная доза определяется как сумма эквивалентных доз для всех этих видов излучения

R:

НТ = Σ Н Т.R

В СИ единицей эквивалентной дозы излучения является зиверт.

Применяются и более мелкие единицы: миллизиверт и микрозиверт: 1 мЗв = 10-3 Зв; 1 мкЗв = 10-6 Зв.

Однако применяется и внесистемная единица эквивалентной дозы излучения – биологический эквивалент рентгена (бэр).

Бэр – единица эквивалентной дозы любого вида излучения в биологических тканях, которая создаѐт такой же биологический эффект, что и поглощѐнная доза в 1 рад рентгеновского или гамма-излучения:

1 бэр = 10-2 Зв = 0,01 Зв; 1 Зв = 102 бэр = 100 бэр.

Пример – Основной предел дозы облучения для населения – эквивалентная доза за год в хрусталике глаза для населения – 15мЗв (таблица А.2).

Если поглощенная доза измеряется в радах, то эквивалентная в бэрах, а если поглощѐнная доза измеряется в греях, тогда эквивалентная – в

зивертах.

Мощность эквивалентной дозы.

Значения мощности эквивалентной дозы часто применяют для измерения мощности дозы внешнего облучения.

12

Мощность эквивалентной дозы МЭД показывает, какую дозу от воздействия внешнего гамма-излучения можно получить человек, находясь в данной точке пространства в единицу времени.

Единицей измерения мощности эквивалентной дозы является

микрозиверт в час. Так, например, МЭД при обследовании помещения составило 0,10 мкЗв/час.

Для измерения гамма-излучения («уровня радиации») в окружающей среде применяются приборы – дозиметры и дозиметры-радиометры. Дозиметр показывает суммарное значение естественного фона (космическое излучение, излучение от природных источников, стройматериалов и пр.) и техногенного фона.

Амбиентный эквивалент дозы H* (амбиентная доза d) –

является операционной величиной внешнего облучения для контроля радиационной обстановки.

Примечание – Перевод англоязычного термина ambient (от лат. ambi - кругом, вокруг, с обеих сторон) dose equivalent - эквивалент дозы, характеризующей радиационную обстановку.

Мощность амбиентного эквивалента дозы равна производной от амбиентного эквивалента дозы dH*(d) по времени.

Мощность амбиентного эквивалента дозы используется для контроля радиационной обстановки в рабочих помещениях и на рабочих местах с целью группового дозиметрического контроля персонала.

1.5 Эффективная доза

В случае неравномерного облучения тела человека биологический эффект может оказаться другим. Неравномерное облучение тела человека возникает, как при внутреннем, так и при внешнем облучении. Дело в том, что различные радионуклиды, попавшие вместе с пищей или водой в организм человека, имеют свойство накапливаться в определенных органах. Так, радиоактивный йод преимущественно накапливается в щитовидной железе, калий – в мышцах, стронций-90 – в костях и т. д. При внешнем облучении разные ткани могут также облучаться неравномерно. Для оценки этих видов облучения и введена «эффективная доза».

Эффективная доза Е – это такая доза при неравномерном облучении тела человека, которая равна эквивалентной дозе при равномерном облучении всего организма, при этом риск неблагоприятных последствий будет таким же, как и при неравномерном облучении тела человека.

13

Учет неравномерного облучения производится с помощью коэффициента радиационного риска WT (взвешивающий коэффициент), который учитывает радиочувствительность различных органов человека:

Е = Hтi · WTi ,

где Hтi – эквивалентная доза в данном i-м органе биологической ткани Т;

WTi – взвешивающий коэффициент для тканей и органов, учитывающий чувствительность разных органов и тканей при возникновении стохастических эффектов в i-м органе.

Взвешивающий коэффициент характеризует отношение стохастического риска поражения какого-либо органа или ткани к риску поражения всего организма при равномерном облучении всего тела. Риск поражения всего организма принимают равным 1, т. е. сумма i-х коэффициентов риска равна 1. Значения WTi , приведенные в таблице 2, рекомендует Международная комиссия по радиационной защите.

Таблица 2 – Взвешивающие коэффициенты

Примечание – При расчетах учитывать, что «остальные органы» включают надпочечники, головной мозг, тонкий кишечник, почки, мышечную ткань, поджелудочную железу, селезенку, вилочковую железу и матку. В тех случаях, когда один из перечисленных органов получает эквивалентную дозу, превышающую самую большую дозу, полученную любым из двенадцати органов, для которых определены взвешивающие коэффициенты, следует приписать этому органу взвешивающий

14

коэффициент, равный 0,025, а оставшимся органам из рубрики «остальные органы» приписать суммарный коэффициент, равный 0,025.

Единицы измерения эффективной дозы те же, что и эквивалентной

величинами, которые предназначены для оценки вероятности стохастических эффектов.

Отметим, что 1Р соответствует 0,873 рада в воздухе и 1Р соответствует 0,95 бэра в биологической ткани.

Мощность эффективной дозы равна производной от эффективной дозы по времени:

,

где dE — приращение эффективной дозы за интервал времени dt. В СИ единицей мощности эффективной дозы является Зв/с.

2 Справочный материал для решения задач

1 Оценка соответствия массы радиоактивного вещества его уровню активности А1 (цезия-137), А2 (стронция-90).

При расчете массы радиоактивного вещества в граммах можно использовать формулу:

m = а2 ∙М ∙А ∙Т,

где а2 = 2,8 ∙10–6;

Т – период полураспада цезия-137 (30 лет), стронция-90 (29 лет), (см. таблицу А.3);

М – массовое число (суммарное количество протонов и нейтронов

в ядре);

А – уровень активности (А1) – цезия-137, А2 – стронция-90, Ки.

2 Пересчет поверхностной радиоактивности почв Аs, Ки/км,2 Республики Беларусь в удельную активность Аm , Бк/кг.

Формула пересчета поверхностной радиоактивности почв Аs для почв

Республики Беларусь:

Аm = 5 ∙ 10–3Аs

15

Используем для расчета формулу основного закона радиоактивного распада

Аs = А0s / 2t/T,

Из формулы можно определить время спада поверхностной радиоактивности территории t, лет. Период полураспада Т1/2 цезия-137 –

30 лет.

4 Оценка возможности защиты людей от гамма-излучения экраном из стекла или защиты людей от гамма-излучения в зданиях, построенных из кирпича.

Степень оценки возможности защиты людей от гамма-излучения экраном из стекла или кирпича определяется коэффициентом ослабления радиации по формуле:

К осл = 2 х / d ,

где d – толщина слоя половинного ослабления, d = 0,693 / μ; х – толщина защитного слоя (экрана), см;

μ – линейный коэффициент ослабления гамма-излучения, см–1. Толщина защитного слоя определяется по формуле:

Х = d∙loq2 ∙Косл .

Для анализа надежности защиты различными материалами человека от гамма-излучения необходимо использовать таблицу А.1.

5 Оценка возможности защиты людей от бета-излучения экраном из стекла или в зданиях, построенных из кирпича.

Для оценки возможности защиты людей от бета-излучения экраном из стекла или в зданиях, построенных из кирпича, определяются глубины

16

кирпича ρк ) и используется соотношение

Rср / Rвозд = ρвозд / ρср ,

где Rср – длина пробега бета-частиц в среде (в данной задаче – в стекле или кирпиче), см;

ρвозд – плотность воздуха, ρвозд = 0,0013 г/см3; Rвозд – длина пробега бета-частиц в воздухе, см.

Rвозд = 450 ∙ Еβ ,

где Еβ – энергии бета-частиц, МэВ .

6 Расчет доз внешнего фотонного излучения от точечного источника при профессиональном облучении.

1 Мощность дозы фотонного излучения , Р/ч, рассчитывается по формуле

= А∙Г / R2,

где А – активность радионуклида в источнике, мКи; Г – гамма-постоянная радионуклида, (Р∙см2) / (ч∙мКи); R – расстояние «источник – объект», см.

2 Экспозиционная доза Хв, Р, определяется по формуле

Хв = ∙ t = t∙ А∙Г / R2,

где t – время облучения в течение одного года, ч. 3 Поглощенная доза Dв ,рад, в воздухе

Dв = 0,88∙Хв .

4 Поглощенная доза Dт, рад, в биологической ткани

Dт = 0,96 ∙Хв

5 Эквивалентная доза Н, бэр, для фотонного излучения

Н = 0,96 ∙Хв

Следует сравнить значение Н с максимально допустимым Ндоп = 50 мЗв в данном году (см. таблицу А.2). Если доза не превышает 50

мЗв, то считается, что НРБ-2000 соблюдаются, дополнительные меры защиты не принимаются. Если эквивалентная доза превышает допустимый предел 50 мЗв, то необходимо принять технические или организационные меры по снижению уровня облучения работающего персонала (указать основные меры защиты).

17

7 Расчет эквивалентных доз Н γ внешнего гамма-облучения людей по измеренной начальной активности.

Расчет эквивалентных доз внешнего гамма-облучения людей по измеренной начальной активности А0s, Ки/км,2 загрязненной цезием-137, производится в следующем порядке.

1 Рассчитывается экспозиционная доза Х, мкР

2 Рассчитывается мощность экспозиционная дозы в начале облучения, мкР/ч

н =15∙А0s ,

3 Рассчитывается мощность экспозиционная дозы в конце облучения, мкР/ч

к = 15 ∙А0s / 2 t/Т,

где t – время постоянного проживания на данной открытой местности в течение t лет;

Т – период полураспада цезия-137, Т = 30 лет.

При расчете величины Х величина t преобразуется из лет в часы, а результат в мкР преобразуют в Р.

Так как 1 Зв = 100 бэр, а 1Р = 1бэр, то эквивалентная доза внешнего гамма-облучения Н γ ,бэр, вычисляется по формуле:

Н γ = 0,96∙ Х.

Полученную дозу сравнивают с дозами, при которых возможны хронические степени лучевой болезни, и делают вывод о последствиях такого облучения.

Различают четыре степени тяжести лучевой болезни: первая степень, или лѐгкая (1–2 Зв); вторая степень, или средняя (2–4 Зв); третья степень, или тяжѐлая (4–6 Зв); четвертая степень, или крайне тяжѐлая (6–10 Зв). Доза, вызывающая гибель 50 % облучѐнных людей в течение 30 дней после облучения, если не принять соответствующие медицинские меры, составляет 3–5 Зв.

8 Расчет эквивалентной дозы внутреннего облучения с помощью дозовых коэффициентов для населения.

Известно, что 90 % составляет внутреннее облучение и только 10 %

18

внешнее облучение, при этом 90 % радиоактивных веществ попадает в организм человека с пищей и водой и только около 10 % – с воздухом.

Оценку годовой мощности эквивалентной дозы ig при поступлении радиоактивных веществ с водой и воздухом можно произвести по формуле

ig = Big ∙Аv ∙v.

где Аv – объемная активность воздуха, воды или молока, Бк/м3;

v – объем вдыхаемого воздуха, потребляемой воды или молока в единицу времени, м3/год;

Big – дозовые коэффициенты, мЗв/Бк.

При поступлении радиоактивных веществ с пищей, годовую мощность

эквивалентной дозы ig можно определить по формуле

ig = Big ∙ Аm ∙ M,

где Аm – удельная активность потребляемой пищи, Бк/кг; M – масса потребляемых продуктов питания, кг/год;

Эквивалентная доза внутреннего облучения Нвнут, Зв, рассчитывается по формуле

Нвнут = ig ∙ t.

t = 365 сут, если величины v и M рассчитаны на сутки.

Полученное значение дозы Нвнут сравнивается с предельно допустимой дозой для населения из НРБ-2000 (см. таблицу А.2). Если доза не превышает 5 мЗв/год, то считается, что НРБ-2000 соблюдаются. Если эквивалентная доза превышает максимально допустимый предел 5 мЗв/год, то необходимо принять меры радиационной защиты (в отчете указать основные меры защиты, считая, что население на данной территории проживает постоянно).

3 Порядок выбора варианта и оформление индивидуального задания

Индивидуальное задание состоит из десяти задач; выполняется по вариантам. Исходные данные для решения задач указанны в таблицах 3-6.

Номер варианта может определяться по порядковому номеру фамилии студента в журнале учета занятий или по указанию преподавателя.

Задачи для выполнения заданий даны в разделе 4. Справочный

19

материал для решения задач в разделе 2.

Работа должна быть написана четким и разборчивым почерком в ученической тетради (на скрепленных листах) либо на листах формата А4. Допустимы общепринятые сокращения. В печатном виде можно оформить только титульный лист. Решение задач необходимо сопровождать краткими пояснениями, излагая весь ход расчетов.

Результаты расчетов следует занести в форму отчета (таблица 7). Страницы индивидуального задания должны быть пронумерованы.

4 Содержание задания

Задача 1. Какая масса радиоактивного вещества цезия-137, стронция90 соответствует его уровню активности А1 (цезия-137), А2 (стронция-90)?

Задача 2. Пересчитать поверхностную радиоактивность почв Республики Беларусь Аs , Ки/км2 в удельную активность Аm, Бк/кг.

Задача 3. Определить время спада t поверхностной радиоактивности территории, загрязненной изотопом цезий-137 , А0s до заданной величины

Аs.

Задача 4. Оценка возможности защиты людей от гамма-излучения экраном из стекла. Надежно ли защищает стекло?

Задача 5. Оценка возможности защиты людей от гамма-излучения в зданиях, построенных из кирпича. Надежно ли защищает кирпичная кладка?

Задача 6. Оценка возможности защиты людей от бета-излучения экраном из стекла. Надежно ли защищает стекло?

Задача 7. Оценка возможности защиты людей от бета-излучения в зданиях, построенных из кирпича. Надежно ли защищает кирпичная кладка?

Задача 8. Определить дозу внешнего фотонного излучения от точечного источника.

Задача 9. Рассчитать эквивалентную дозу внешнего гамма-облучения людей по измеренной начальной активности.

Задача 10. Рассчитать эквивалентную дозу внутреннего облучения с помощью дозовых коэффициентов.

20

Таблица 3– Исходные данные для решения задач